Тема 4. Испытания на воздействие магнитных полей

4.1. Электромагнитные испытания

Электромагнитное излучение (ЭМИ) Солнца вызывает фотоионизацию или фотоэлектронную эмиссию, ведущую к электрической зарядке ЛА или утечке заряда, если аппарат заряжен до высоких потенциалов. Плотность фототока, определяемого электромагнитным излучением Солнца, для материалов на орбите Земли . Скапливающийся на выступающих частях ЛА электростатический заряд создает помехи в радиосвязи. Заряды, появляющиеся на ЛА вследствие фотоионизации, соответствуют пространственным потенциалам этих аппаратов, достигающим в отдельных случаях 100В.

Стойкость к воздействию ЭМИ – свойство изделия выполнять свои функции и сохранять параметры в пределах установленных норм во время и после действия ЭМИ.

Агрегаты ЛА испытывают при одновременном воздействии электрической и магнитной составляющей ЭМИ, которые создаются генераторами ЭМИ,

При невозможности исследований на стенде аппарата в целом проводится его членение. Соединительные зоны подвергаются имитационным воздействиям генераторов (тока или напряжения) и соответствующих нагрузок.

Изделие помещают в зону поля ЭМИ испытательного стенда с подключением контрольно-измерительной аппаратуры (КИА) для проверки функционирования изделия, находящейся за пределами рабочей зоны стенда.

Перед испытаниями и в процессе испытаний производят регистрацию воздействующих факторов – электрических и магнитных полей в рабочей зоне стенда. Размеры испытуемого изделия должны быть в несколько раз меньше соответствующих размеров рабочей зоны стенда.

При испытаниях изделий и ЛА длительности фронтов импульсов имитационных режимов должны превышать соответствующие длительности эксплуатационных воздействий. В процессе испытаний изделия последовательно поворачивают по трем ортогональным осям относительно векторов электрического и магнитного полей.

В процессе и после воздействия ЭМИ производят регистрацию параметров функционирования, определяющих работоспособность изделия, а также моментов времени с начала воздействия излучений.

Нормы воздействия на изделие электрической составляющей и магнитной составляющей выбираются пропорциональными значениями напряженностей электрической и магнитной составляющих и коэффициентам, учитывающим различия имитирующего и эксплуатационного режимов, погрешности измерений и возможные разбросы показателей стойкости.

После воздействия излучений проверяют работоспособность изделия при воздействии механических и температурных факторов.

Экспериментальный метод испытаний заключается в определении показателей стойкости аппаратуры на основании экспериментальных данных об изменении параметров аппаратуры в результате воздействия ЭМИ до уровней, приводящих к отказу каждого образца.

Расчетный метод определения показателей стойкости аппаратуры основан на использовании экспериментальных данных об изменении параметров комплектующих изделий в зависимости от уровня электромагнитного импульса или от результатов экспериментальных исследований (зависимостей, математических моделей) электрофизических характеристик материалов комплектующих изделий от уровней электромагнитных импульсов и связи математических моделей параметров комплекса изделий с конструктивно-технологическими параметрами изделия и электрофизическими характеристиками материалов, а также связи математических моделей выходных характеристик аппаратуры с выходными параметрами изделий.

Расчетно-экспериментальный метод определения показателей стойкости к воздействию электромагнитных импульсов основан на использовании экспериментальных данных об изменении параметров комплектующих изделий в зависимости от уровней электромагнитных импульсов, связи мат.моделей выходных параметров аппаратуры с параметрами изделий и на подтверждении результатов расчета отдельных подсистем экспериментом.

Испытания на соответствие требованиям стойкости проводятся на опытных образцах с целью проверки соответствия стойкости аппаратуры требованиям, указанным в НТД.

Испытания проводят путем воздействия на ЛА полей электромагнитных излучений с параметрами, соответствующими нормам испытаний, оговоренным в программе испытаний, с регистрацией и контролем определяющих параметров аппаратуры , указанных в НТД.

Если аппаратура в процессе и после воздействия электромагнитного импульса с характеристиками, соответствующими нормам испытаний, сохраняет свои параметры в пределах норм, установленных в НТД, и после него сохраняет свою работоспособность при воздействии механических нагрузок и температур с уровнями, оговоренными в программе испытаний, то стойкость аппаратуры соответствует заданным требованиям.

Испытания на стойкость к воздействию электромагнитного импульса рекомендуется проводить до проверки работоспособности при воздействии механических нагрузок и температур.

 

4.2. Испытания на воздействие внешних полей

 

После исходных проверок изделие помещают в зону, имеющую равномерное магнитное поле. Для этой цели может применяться специальная катушка, состоящая из двух параллельных коаксиальных плоских колец и имеющая возможность поворота вокруг горизонтальной оси.

Расстояние между средними плоскостями колец должно равняться половине среднего диаметра обмотки колец. Средний диаметр кольца должен быть не менее чем в 2,5 раза больше габаритных размеров испытуемого объекта. Корпус и узлы крепления катушки должны быть из немагнитных материалов.

Изделие подвергают воздействию постоянного и переменного магнитного полей в соответствии с реальными условиями эксплуатации.

Силу тока выбирают с таким расчетом, чтобы получить в центре катушки магнитное поле требуемой напряженности.

Напряженность магнитного поля вычисляют по формуле

,

Где Н – напряженность магнитного поля, А/м; I – сила тока, протекающая через обмотку, А; w – число витков обмотки каждого из колец; D – средний диаметр кольца, м.

Объект испытывают во включенном состоянии. Испытуемый объект и катушку, создающую магнитное поле, поворачивают относительно друг друга до положения, при котором наблюдается максимальное влияние поля на изделие.

Средства измерений, используемые в процессе испытаний, должны быть удалены от магнитной катушки на расстояние, обеспечивающее независимость их показаний от влияния магнитного поля, создаваемого катушкой.

После выключения катушки при необходимости проводят заключительные проверки характеристик объекта.

Изделие считается выдержавшим испытание, если во время и после испытания его характеристики соответствуют требованиям, установленным в ТУ на изделие.

Метрологическое обеспечение при экспериментальных исследованиях должно давать возможность получать в исследуемой точке при каждом испытании данные о значениях амплитудно-временных характеристик полей электромагнитного действия с суммарной погрешностью не выше ±10% для напряженности электрического поля и не выше ±10% для напряженности магнитного поля.

Аттестация моделирующих установок, предназначенных для испытания, должна обеспечивать информацию об амплитудно-временных характеристиках полей электромагнитного импульса с погрешностью не выше ±10%.